DE60114656T2

DE60114656T2 - Chip-element für mikrochemische systeme und ein das chip-element verwendendes mikrochemisches system

Info

Publication number: DE60114656T2
Application number: DE60114656T
Authority: DE
Inventors: LTD. Akihiko c/o NIPPON SHEET GLASS CO. Osaka-shi HATTORI; LTD. Jun c/o NIPPON SHEET GLASS CO. Osaka-shi YAMAGUCHI; Takehiko Kitamori; Manabu Tokeshi
Original assignee: Kanagawa Academy of Science and Technology; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Kanagawa Academy of Science and Technology; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2021-11-17
Also published as: CN1221803C; EP1338890B1; RU2003118155A; KR100511574B1; KR20030072547A; DE60114656D1; EP1338890A4; AU2002224045A1; JP2002214175A; CA2429432A1; CN1474940A; EP1338890A1; ATE308384T1; DK1338890T3; WO2002040981A1; JP3969699B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Chip-Element für mikrochemische Systeme und auf ein das Chip-Element verwendendes mikrochemisches System und insbesondere auf ein Chip-Element, das eine auf sehr kleinem Raum durchzuführende Hochpräzisionsultramikroanalyse und eine bequem an jedem ausgewählten Ort durchzuführende Messung ermöglicht und das daher für die Verwendung besonders in einem kleinem Tisch-„Thermische Linse"-Mikroskop, einem analytischen „Thermische Linse"-Mikroskop oder dgl. geeignet ist, sowie auf ein das Chip-Element verwendendes mikrochemisches System.
Stand der Technik
In Anbetracht der Schnelligkeit von chemischen Reaktionen und der Notwendigkeit, Reaktionen mit sehr kleinen Mengen, Vor-Ort-Analyse und dgl. durchzuführen, hat man sich auf Integrationstechnologie zum Durchführen chemischer Reaktionen in sehr kleinen Räumen konzentriert und auf dem Gebiet dieser Technologie mit Nachdruck weltweit geforscht.
Mikrochemische Systeme, die Glas-Substrate oder dgl. verwenden, sind ein Beispiel solcher Integrationstechnologie. In solch einem mikrochemischen System ist ein sehr enger Kanal in einem kleinen Glas-Substrat oder dgl. gebildet, und Mischen, Reaktion, Trennung, Extraktion, Detektion oder dgl. werden an einer Probe in dem Kanal durchgeführt. In einem mikrochemischen System durchgeführte Beispielreaktionen schließen Diazotierungsreakionen, Nitrierungsreaktionen und Antigen-Antikörper-Reaktionen ein. Beispiele von Extraktion/Trennung schließen Lösungsmittelextraktion, elektrophoretische Trennung und Säulentrennung ein. Als ein Beispiel, in dem „Trennung" das einzige Ziel ist, wurde eine Elektrophorese-Vorrichtung zur Analyse extrem kleiner Mengen von Proteinen, Nukleinsäuren oder dgl. vorgeschlagen. Diese Elektrophorese-Vorrichtung verwendet ein kanalaufweisendes plattenförmiges Element, das zwei miteinander verbundene Glas-Substrate aufweist (siehe zum Beispiel die offengelegte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 8-178897). Weil das Element plattenförmig ist, tritt ein Bruch weniger wahrscheinlich auf als in dem Fall eines Glas-Kapillarröhrchens mit einem kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt, und das Handling ist daher leichter.
Weil in einem mikrochemischen System die Menge der Probe sehr gering ist, ist eine Hochpräzisionsdetektionsmethode essentiell. Der Weg, eine Detektionsmethode der benötigten und dem praktischen Gebrauch angepassten Präzision herzustellen, wurde durch die Etablierung einer photothermischen, konversionsspektroskopischen Analysemethode geebnet. Diese Methode nutzt einen thermischen Linseneffekt aus, der durch eine Flüssigkeit enthaltene Probe hervorgerufen wird, wenn sie Licht in einem sehr engen Kanal absorbiert.
12 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den Aufbau eines konventionellen kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes zeigt.
Das konventionelle kanalaufweisende plattenförmige Element 100 besteht aus einem Glas-Substrat 101 und einem Glas-Substrat 102, die integral miteinander verbunden sind. Ein Analysekanal 103 und ein Probe (das zu analysierende Objekt)-Einführungskanal 104, der den Analysekanal 103 durchkreuzt, werden in der Oberfläche des Glas-Substrats 101 gebildet, das mit dem Glas-Substrat 102 verbunden ist. Der Analysekanal 103 hat einen Vorratsbehälter 105 an jedem Ende, und der Probe-Einführungskanal 104 hat einen Vorratsbehälter 106 an jedem Ende. In dem Glas-Substrat 102 sind Durchgangslöcher 107 in Positionen gebildet, die den im Glas-Substrat 101 gebildeten Vorratsbehältern 105 gegenüberliegen, und Durchgangslöcher 108 sind in Positionen gebildet, die den im Glas-Substrat 101 gebildeten Vorratsbehältern 106 gegenüberliegen. Elektrodenfilme 109 sind an den Innenwänden der Durchgangslöcher 107 und 108 und an der Außenfläche des Glas-Substrats 102 in der Umgebung der Durchgangslöcher 107 und 108 gebildet.
Ein Chip-Element zur spektroskopischen Analyse besteht aus solch einem kanalaufweisenden plattenförmigen Element 100. Eine Lösungsprobe wird in den Analysekanal 103 aus dem Probe-Einführungskanal 104 eingeführt.
Die Lösungsprobe wird unter Verwendung einer photothermischen, konversionsspektroskopischen Analysemethode analysiert. Bei dieser Methode wird die Lösungsprobe konvergent mit Licht bestrahlt, woraufhin thermische Energie infolge der Lichtabsorption durch die gelöste Substanz in der Lösungsprobe abgegeben wird. Die Temperatur des Lösungsmittels steigt durch diese thermische Energie lokal an, und daher verändert sich der Brechungsindex dort, wo die Temperatur angestiegen ist, und als Folge wird eine thermische Linse gebildet. Dies ist als photothermischer Konversionseffekt bekannt.
13 ist eine Ansicht, die zur Erklärung des Prinzips einer thermischen Linse nützlich ist.
In 13 wird ein konvergenter Anregungslichtstrahl auf eine extrem kleine Lösungsprobe über eine Objektivlinse eines Mikroskops gestrahlt, woraufhin der oben beschriebene photothermische Konversionseffekt auftritt. Für die meisten Substanzen verkleinert sich der Brechungsindex bei steigender Temperatur, und daher wird der Brechungsindex der Lösungsprobe kleiner, je näher man zum Zentrum des konvergenten Anregungslichtstrahl kommt; das ist dort, wo der Temperaturanstieg am größten ist. Als Folge der thermischen Diffusion wird der Temperaturanstieg kleiner, und daher wird die Änderung des Brechungsindex mit wachsender Distanz vom Zentrum des konvergenten Anregungslichtstrahls kleiner. Optisch bringt dieses Änderungsmuster des Brechungsindex ungefähr den gleichen Effekt wie mit einer konkaven Linse, und daher ist der Effekt als thermischer Linsen-Effekt bekannt. Das Ausmaß des thermischen Linseneffektes, d.h. die Leistung der thermischen Linse, ist proportional zum optischen Absorptionsvermögen der Lösungsprobe. Weiterhin wird in dem Fall, dass der Brechungsindex mit der Temperatur ansteigt, der gleiche Effekt hervorgerufen, aber, weil die Änderung des Brechungsindex ein umgekehrtes Vorzeichen hat, ist die thermische Linse konvex.
In der oben beschriebenen photothermischen konversionsspektroskopischen Analysemethode wird eine thermische Diffusion, d.h. eine Änderung des Brechungsindex, beobachtet, und daher ist diese Methode zum Detektieren von Konzentrationen in extrem kleinen Lösungsprobenmengen geeignet.
Ein Beispiel eines photothermischen konversionsspektroskopischen Analysators, der die oben beschriebene photothermische konversionsspektroskopische Analysemethode verwendet, ist in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 10-232210 offenbart.
In einem konventionellen photothermischen konversionsspektroskopischen Analysator ist ein kanalaufweisendes plattenförmiges Element unterhalb der Objektivlinse eines Mikroskops angeordnet, und Anregungslicht einer vorbestimmten Wellenlänge, das von einer Anregungslichtquelle abgegeben wird, wird in das Mikroskop eingeführt. Das Anregungslicht wird daher konvergent über die Objektivlinse auf eine Lösungsprobe in dem Analysekanal des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes gestrahlt. Die Fokusposition des konvergent gestrahlten Anregungslichtes ist in der Lösungsprobe, und daher wird das Anregungslicht an dieser Fokusposition absorbiert, und folglich wird eine thermische Linse mitten an der Fokusposition gebildet.
Weiterhin wird Detektionslicht mit einer zum Anregungslicht verschiedenen Wellenlänge von einer Detektionslichtquelle abgegeben und auch in das Mikroskop eingeführt. Das von dem Mikroskop ausgesendete Detektionslicht wird konvergent auf die in der Lösungsprobe durch das Anregungslicht gebildete thermische Linse gestrahlt und geht dann durch die Lösungsprobe, so dass das Detektionslicht entweder divergiert (im Fall, dass die thermische Linse konkav ist) oder konvergiert (im Fall, dass die thermische Linse konvex ist) ist. Das die Lösungsprobe anregende Detektionslicht wird als Signallicht verwendet. Das Signallicht fällt durch eine Sammellinse und einen Filter oder nur durch einen Filter und wird dann durch einen Detektor detektiert. Die Intensität des detektierten Signallichtes hängt von der Leistung der in der Lösungsprobe gebildeten thermischen Linse ab. Man beachte, dass das Detektionslicht die gleiche Wellenlänge wie das Anregungslicht haben kann oder dass das Anregungslicht auch als Detektionslicht verwendet werden kann.
Im oben beschriebenen spektroskopischen Analysator wird also eine thermische Linse mitten an der Fokusposition des Anregungslichtes gebildet, und die Änderung des Brechungsindex innerhalb der thermischen Linse wird anhand des Detektionslichtes mit der gleichen oder einer zum Anregungslicht verschiedenen Wellenlänge gebildet.
14A und 14B sind Ansichten, die zur Erklärung der Bildungsposition der thermischen Linse und der Fokusposition des Detektionslichtes in Richtung der optischen Achse des Anregungslichtes (im Folgenden als Z-Richtung bezeichnet) nützlich sind. 14A zeigt einen Fall, in dem die Objektivlinse eine chromatische Aberration hat, wohingegen 14B einen Fall zeigt, in dem die Objektivlinse keine chromatische Aberration hat. In 14A und 14B haben das Anregungslicht und das Detektionslicht voneinander verschiedene Wellenlängen.
Im oben beschriebenen mikrochemischen System wird in dem Fall, dass die Objektivlinse 130 eine chromatische Aberration hat, eine thermische Linse 131 an der Fokusposition 132 des Anregungslichtes, wie in 14A gezeigt, gebildet. Die Fokusposition 133 des Detektionslichtes ist um einen Betrag ΔL von der Fokusposition 132 des Anregungslichtes infolge der Wellenlängendifferenz zwischen dem Detektionslicht und dem Anregungslicht verschoben, und daher wird das Detektionslicht durch die thermische Linse 131 abgelenkt, und so können Brechungsindexänderungen innerhalb der thermischen Linse 131 als Änderungen der Fokusdistanz des Detektionslichtes detektiert werden. In dem anderen Fall, dass die Objektivlinse 130 keine chromatische Aberration hat, ist die Fokusposition 133 des Detektionslichtes fast exakt die gleiche wie die Fokusposition 132 des Anregungslichtes, wie in 14B gezeigt ist. Das Detektionslicht wird daher nicht durch die thermische Linse 131 abgelenkt, und daher können Brechungsindexänderungen innerhalb der thermischen Linse 131 nicht detektiert werden.
Die Objektivlinse 130 eines Mikroskops ist allgemein derart hergestellt, dass sie keine chromatische Aberration hat, und daher ist die Fokusposition 133 des Detektionslichtes fast exakt die gleiche wie die Position der an der Fokusposition 132 des Anregungslichtes gebildeten thermischen Linse 131, wie oben beschrieben ist (14B). Brechungsindexänderungen innerhalb der thermischen Linse 131 können daher nicht detektiert werden. Es gibt daher ein Problem, dass Schwierigkeiten hingenommen werden müssen, entweder um die Position der Lösungsprobe, in der die thermische Linse gebildet ist, aus der Fokusposition 133 des Detektionslichtes jedesmal bei Durchführung einer Messung zu verschieben, wie in 15A und 15B gezeigt ist, oder um andererseits das Detektionslicht ein wenig unter Verwendung einer Linse (nicht gezeigt) schräg auszurichten, bevor das Detektionslicht durch die Objektivlinse 130 hindurchgeht, so dass die Fokusposition 133 des Detektionslichtes von der thermischen Linse 131 verschoben sein wird, wie in 16 gezeigt ist.
Weiterhin ist das kanalaufweisende plattenförmige Element klein gemacht, aber das optische, System, das aus den Lichtquellen, dem Messabschnitt, dem Detektionsabschnitt (photoelektrischen Konversionsabschnitt) und dgl. besteht, macht das System zu einem ganzen Konstruktionskomplex und in seiner Abmessung groß, was zu einem Mangel an Tragbarkeit führt. Wenn chemische Reaktionen oder eine Analyse unter Verwendung eines thermischen Linsen-Mikroskopsystems durchgeführt werden, gibt es daher Einschränkungen, wo dies gemacht werden kann, und auf die Operationen, die durchgeführt werden können.
Weiterhin ist die Position, an der die thermische Linse gebildet wird, die Fokusposition des Anregungslichtes, und daher muss in dem Fall, dass das plattenförmige Element, das den Kanal aufweist, durch welchen die zu analysierende Probe hindurchgeht, und die Objektivlinsen voneinander getrennt sind, die Operation des Positionierens der Fokusposition der Objektivlinse an einem vorbestimmten Ort in dem Kanal des plattenförmigen Elementes jedesmal bei Durchführung einer Messung durchgeführt werden. Als eine Folge werden ein XYZ 3-D Gerüst zum Ausrichten der Position des plattenförmigen Elementes und Mittel zum Beobachten der Fokusposition (ein CCD oder ein Augenstück für visuelle Beobachtung, zusätzlich zum angeschlossenen optischen System) benötigt, und daher wird die Vorrichtung in ihrer Abmessung groß und leidet daher an dem Mangel an Tragbarkeit.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Chip-Element bereitzustellen, das Ausrichtungen zwischen den Fokuspositionen des Anregungslichtes und des Detektionslichtes und der Position einer Lösungsprobe jedesmal bei Durchführung einer Messung unnötig macht, und das es daher ermöglicht, die Arbeitseffizienz zu steigern, und das es weiterhin ermöglicht, ein mikrochemisches System, wie z.B. einen Analysator, in seiner Abmessung kleiner zu machen, sowie auch ein das Chip-Element verwendendes mikrochemisches System bereitzustellen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Chip-Element für mikrochemische Systeme zur Verwendung in einem mikrochemischen System bereit, das eine Operation an einer Probe in einer Flüssigkeit bearbeitet oder durchführt, wobei das Chip-Element ein kanalaufweisendes plattenförmiges Element mit einem Kanal, durch den die Flüssigkeit enthaltende Probe geht, und eine Linse, die am kanalaufweisenden plattenförmigen Element in einer dem Kanal gegenüberliegenden Position befestigt ist, aufweist.
Bevorzugt ist die Linse eine Gradientenbrechungsindexlinse. Bevorzugt ist die Gradientenbrechungsindexlinse eine flache Linse.
Ebenso bevorzugt ist die Gradientenbrechungsindexlinse an einer Fläche des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes angeordnet, und ist eine zweite Gradientenbrechungsindexlinse an der anderen Fläche des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes in einer Position befestigt, die der erstgenannten Gradientenbrechungsindexlinse in Bezug auf den Kanal gegenüberliegt.
Bevorzugt ist die zweite Gradientenbrechungsindexlinse eine flache Linse. Ebenso bevorzugt ist die erstgenannte Gradientenbrechungsindexlinse in das kanalaufweisende plattenförmige Element eingebaut.
Weiter bevorzugt ist auch die zweite Gradientenbrechungsindexlinse in das kanalaufweisende plattenförmige Element eingebaut.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung auch ein mikrochemisches System bereit, das ein wie oben beschriebenes Chip-Element für mikrochemische Systeme, eine Anregungslichtquelle, die Anregungslicht einer vorbestimmten Wellenlänge ausgibt, eine Detektionslichtquelle, die Detektionslicht einer zur Wellenlänge des Anregungslichtes verschiedenen Wellenlänge ausgibt, ein lichteintrittsseitiges optisches System, das das Anregungslicht und das Detektionslicht koaxial in die Probe in dem Kanal eingibt, ein lichtaustrittsseitiges optisches System, das das Austrittslicht aus der Probe herausführt, und einen Detektor, der das Austrittslicht, welches vom lichtaustrittsseitigen optischen System kommt, detektiert, aufweist.
Bevorzugt sind die Anregungslichtquelle, die Detektionslichtquelle, das lichteintrittsseitige optische System und das lichtaustrittsseitige optische System in das Chip-Element für mikrochemische Systeme eingebaut.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Chip-Elementes für mikrochemische Systeme gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in 1 gezeigten kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes;
3 ist eine Schnittansicht, die die Anordnung einer Linse mittels eines Abstandshalters zeigt;
4 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Chip-Elementes für mikrochemische Systeme gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine aufgeschnittene, perspektivische Ansicht des in 4 gezeigten kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes;
6 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Chip-Elementes für mikrochemische Systeme gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Schnittansicht, genommen entlang der Linie VI-VI in 6;
8 ist ein Diagramm, das zur Erklärung der Signalstärkenänderung mit der Verschiebung ΔL zwischen der Fokusposition des Detektionslichtes und der Fokusposition des Anregungslichtes für eine feste Zylinderlinse 20 nützlich ist;
9 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Aufbau eines mikrochemischen Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Aufbau eines mikrochemischen Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Aufbau eines mikrochemischen Systems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den Aufbau eines konventionellen kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes zeigt;
13 ist eine Ansicht, die zur Erklärung des Prinzips einer thermischen Linse nützlich ist;
14A und 14B sind Ansichten, die zur Erklärung der Bildungsposition einer thermischen Linse und der Fokusposition des Detektionslichtes in Richtung der optischen Achse des Anregungslichtes (Z-Richtung) nützlich sind:
14A zeigt einen Fall, in dem die Objektivlinse eine chromatische Aberration hat;
14B zeigt einen Fall, in dem die Objektivlinse keine chromatische Aberration hat;
15A und 15B sind Ansichten, die zur Erklärung einer Detektionsmethode für Brechungsindexänderungen innerhalb einer thermischen Linse in einem konventionellen photothermischen konversionspektroskopischen Analysators nützlich sind:
15A zeigt einen Fall, in dem die thermische Linse auf der Linsenseite relativ zur Fokusposition des Detektionslichtes gebildet wird;
15B zeigt einen Fall, in dem die thermische Linse auf der gegenüberliegenden Linsenseite relativ zur Fokusposition des Detektionslichtes gebildet wird; und
16 ist eine Ansicht, die zur Erklärung einer Detektionsmethode für Brechungsindexänderungen innerhalb einer thermischen Linse in einem konventionellen photothermischen konversionsspektroskopischen Analysator in dem Fall, dass das Detektionslicht unter Verwendung einer Zerstreuungslinse divergiert ist, nützlich ist.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Ausführungsformen des Chip-Elementes für mikrochemische Systeme gemäß der vorliegenden Erfindung werden jetzt mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. 1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Chip-Elementes für mikrochemische Systeme gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 1 hat das Chip-Element für mikrochemische Systeme ein kanalaufweisendes plattenförmiges Element 10. Das kanalaufweisende plattenförmige Element 10 umfasst ein Glas-Substrat 11, ein Glas-Substrat 12 und ein Glas-Substrat 13, die aufeinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Wie in 2, die eine perspektivische Explosionsansicht des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes 10 ist, zeigt, ist in dem Glas-Substrat 12 ein Kanal 15 gebildet, der sich an jedem Ende in zwei verzweigt, und ein Vorratsbehälter 16 ist im Glas-Substrat 12 am Ende jeder der vier Verzweigungen des Kanals 15 gebildet. Der Kanal 15 wird zum Mischen, zur chemischer Synthese, Trennung, Detektion oder dgl. verwendet.
Das Glas-Substrat 11 ist auf der einen Seite des Glas-Substrates 12 befestigt, und das Glas-Substrat 13 ist auf der anderen Seite des Glas-Substrates 12 befestigt, wodurch der Kanal vervollständigt (d.h. eingeschlossen) wird. Weiterhin ist ein Durchgangsloch 17 in dem Glas-Substrat 11 in jeder der vier Positionen gebildet, die den Positionen der Vorratsbehälter 16 entsprechen.
Unter Berücksichtigung, dass das Chip-Element für mikrochemische Systeme mit Proben aus lebenden Körpern wie Zellproben, zum Beispiel für DNA-Analyse, verwendet werden kann, ist das Material der Glas-Substrate 11 bis 13 bevorzugt ein Glas, das exzellente Säurebeständigkeit und Laugenbeständigkeit hat, zum Beispiel ein Borsilikatglas, ein Natriumkalkglas, ein Aluminiumborsilikatglas, ein Quarzglas oder dgl. Wenn jedoch der Gebrauch des Chip-Elementes für mikrochemische Systeme dementsprechend eingeschränkt ist, dann kann stattdessen eine organische Substanz, z.B. ein Kunststoff, verwendet werden.
Eine feste Zylinderlinse 20 vom Gradientenbrechungsindex(GRIN)-Typ zum Durchführen der Analyse, wie oben beschrieben, ist an jeder der zwei gegenüberliegenden Seiten des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes 10 in einer gegenüberliegenden Position am Kanal 15 befestigt. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass es ausreichend ist, solch eine feste Zylinderlinse 20 nur auf einer Seite des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes 10 (die Lichteintrittsseite) vorzusehen (d.h., die feste Zylinderlinse 20 auf der Lichtaustrittsseite ist nicht essentiell).
Die festen Zylinderlinsen 20 können direkt mit dem kanalaufweisenden plattenförmigen Element 10 (d.h. mit dem Glas-Substrat 11 und dem Glas-Substrat 13) mittels eines Klebemittels verbunden sein oder können unter Verwendung einer Spannvorrichtung befestigt sein. Beispiele für verwendbare Klebemittel schließen organische Klebemittel, wie acrylische Klebemittel und Epoxid-Klebemittel, und anorganische Klebemittel ein; das Klebemittel kann zum Beispiel von UV-härtender Art, von wärmehärtender Art oder vom Zweikomponententyp (in dem die Härtung stattfindet, wenn zwei flüssige Teile zusammengemischt werden) sein.
Die Glas-Substrate 11 bis 13 können mittels des Klebemittels, das zum Befestigen der festen Zylinderlinse 20 an dem kanalaufweisenden plattenförmigen Element 10, wie oben beschrieben, verwendet wird, miteinander verbunden sein. Alternativ können die Glas-Substrate 11 bis 13 durch Wärmeschmelzen miteinander verschmolzen sein.
Weiterhin ist es auch möglich, einen Abstandshalter 25 zum Einstellen der Fokusposition der festen Zylinderlinse 20 zwischen der festen Zylinderlinse 20 und dem kanalaufweisenden plattenförmigen Element 10 anzuordnen und die feste Zylinderlinse 20 an dem Abstandshalter 25 zu befestigen, wie in 3 gezeigt ist.
Jede feste Zylinderlinse 20 vom Gradientenbrechungsindextyp ist ein fester, zylindrischer transparenter Körper, der zum Beispiel aus Glas oder Kunststoff gemacht ist, und ist derart, dass sich der Brechungsindex kontinuierlich von der Mitte in Richtung der Peripherie ändert (vgl. zum Beispiel die japanische geprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung (Kokoku) Nr. 63-63502).
Es ist bekannt, dass solch ein fester, zylindrischer, transparenter Körper ein konvergenter transparenter Körper ist, für den der Brechungsindex n(r) an einer um die Distanz r von der Mittelachse in Radialrichtung entfernten Position ungefähr durch die in r quadratische Gleichung gegeben ist, n(r) = n0{1 – (g2/2)·r2},wobei n₀ den Brechungsindex an der Mittelachse bezeichnet und g die quadratische Verteilungskonstante bezeichnet.
Wenn die Länge z₀ der festen Zylinderlinse 20 aus dem Bereich von 0 < z₀ < π/2g gewählt wird, dann werden die Bildbildungscharakteristika der festen Zylinderlinse 20 die gleichen wie die einer normalen konvexen Linse sein, selbst wenn beide Endseiten der festen Zylinderlinse 20 flach sind; wenn ein paralleler Lichtstrahl auf die eine Endseite der festen Zylinderlinse 20 einfällt, wird ein Fokuspunkt an einer um die Distanz s₀ von der anderen Endseite der festen zylindrischen Linse 20 (die Endseite, aus der der Lichtstrahl austritt) entfernten Position gebildet, wo s0 = cot(gz0)/n0g.
Solch eine feste Zylinderlinse 20 kann zum Beispiel durch das folgende Verfahren hergestellt werden.
Ein fester Zylinder wird aus einem Glas mit 57 bis 63 mol% SiO₂, 17 bis 23 mol% B₂O₃, 5 bis 17 mol% Na₂O und 3 bis 15 mol% Tl₂O als Hauptkomponenten gebildet. Der feste Glaszylinder wird dann in einem Ionenaustauschmedium, wie z.B. ein Kaliumnitratsalzbad, behandelt, wobei der Ionenaustausch zwischen Thalliumionen und Natriumionen in dem Glas und Kaliumionen in dem Medium vollzogen wird, wodurch sich im festen Glaszylinder eine Brechungsindexverteilung ergibt, in der der Brechungsindex kontinuierlich von der Mitte des Zylinders nach außen hin abfällt.
Entsprechend der ersten Ausführungsform ist eine feste Zylinderlinse 20 auf zumindest einer Seite des kanalaufweisenden plattenförmigen Elements 10 befestigt, und, wenn dann eine thermische Linse, die in der Position der Lösungsprobe in dem Kanal 15 gebildet wird, durch Verwendung von Detektionslicht detektiert wird, kann die Distanz zwischen der festen Zylinderlinse 20 und der Lösungsprobe konstant gemacht werden, so dass die Fokusposition der festen Zylinderlinse 20 an der Position der Lösungsprobe fixiert ist. Als eine Folge entfällt die Notwendigkeit, die Einstellung zwischen der Fokusposition des Anregungslichtes und der Position der Lösungsprobe jedesmal bei Durchführung einer Messung auszuführen, und weiterhin wird eine Vorrichtung zum Einstellen der Fokusposition unnötig. Unter Verwendung dieses Chip-Elementes für mikrochemische Systeme kann ein mikrochemisches System daher in seinen Abmessungen kleiner gemacht werden.
Die feste Zylinderlinse 20 ist derart konstruiert, dass die Fokusposition des Detektionslichtes etwas um einen Betrag ΔL relativ zur Fokusposition des Anregungslichtes (wie in 14A) verschoben ist.
Die konfokale Länge Ic (nm) ist durch Ic = π·(d/2)²/λ₁ gegeben, worin d für den Durchmesser der Airy-Scheibe steht und durch d = 1.22 × λ₁/NA gegeben ist, wobei λ₁ für die Wellenlänge (nm) des Anregungslichtes und NA für die numerische Apertur der festen Zylinderlinse 20 steht.
Der oben beschriebene ΔL Wert verändert sich entsprechend der Dicke der zu analysierenden Probe. Wenn die Messungen an einer Probe mit einer kleineren Dicke als die konfokale Länge durchgeführt werden, ist es bevorzugt, dass ΔL gleich √3·Ic ist.
Wenn zum Beispiel NA = 0.46, λ₁ = 488 nm und λ₂ = 632.8 nm (λ₂ steht für die Wellenlänge des Detektionslichtes) ist, dann ist die Beziehung zwischen dem Wert der Verschiebung ΔL und der Signalstärke wie in 8 gezeigt. 8 zeigt die Signalstärke relativ zum Wert bei ΔL = 4.67 μm, wobei der Wert bei ΔL = 4.67 μm als 100 angenommen wird. Es kann gesehen werden, dass die Signalstärke ein Maximum bei ΔL = 4.67 μm hat. In diesem Fall ist es daher bevorzugt, die feste Zylinderlinse 20 derart zu konstruieren, dass die Verschiebung ΔL den optimalen Wert von 4.67 μm hat. ΔL steht für die Differenz zwischen der Fokusposition des Detektionslichtes und der Fokusposition des Anregungslichtes, und das gleiche Resultat wird unabhängig davon erreicht, ob die Fokusdistanz des Detektionslichtes länger oder kürzer als die Fokusdistanz des Anregungslichtes ist.
Beispiele der optimalen Verschiebung ΔL (L1–L2) für die feste Zylinderlinse 20 sind in Tabelle 1 für verschiedene Werte von NA und λ₁ gegeben. Hier stehen L1 und L2 für die Fokusdistanzen des Anregungslichtes (Wellenlänge λ₁) und des Detektionslichtes (Wellenlänge λ₂).
Tabelle 1
Weil beide Endseiten der festen Zylinderlinse 20 flach sind, ist es leicht, die feste Zylinderlinse 20 an dem Abstandshalter 25 zu befestigen und die optische Achse so auszurichten, dass sie in der Lösungsprobe ist.
Weil weiterhin die feste Zylinderlinse 20 in ihren Abmessungen beträchtlich kleiner als eine Mikroskop-Objektivlinse ist, kann das mikrochemische System in seinen Abmessungen kompakter gemacht werden.
Weiterhin hat eine Gradientenbrechungsindexlinse eine geeignete Menge an chromatischer Aberration, und daher können die Fokuspositionen des Anregungslichtes und des Detektionslichtes voneinander bei Verwendung nur der festen Zylinderlinse 20 verschoben sein. Als eine Folge ist es daher nicht notwendig, eine Vielzahl von Linsen zu verwenden, und daher trägt die feste Zylinderlinse 20 in ihren Abmessungen auch dazu bei, das mikrochemische System diesbezüglich kompakter zu machen.
Sogar wenn die feste Zylinderlinse 20 nicht selbst den optimalen Wert der Verschiebung ΔL zwischen der Fokusposition des Detektionslichtes und der Fokusposition des Anregungslichtes ergibt, kann die feste Zylinderlinse 20 immer noch verwendet werden, wenn kein anderer Mechanismus zum Einstellen der Fokusposition des Detektionslichtes vorgesehen ist.
Wenn zum Beispiel die Verschiebung ΔL zwischen der Fokusposition des Detektionslichtes und der Fokusposition des Anregungslichtes geringer als der optimale Wert (d.h. die Linse hat geringe chromatische Aberration) ist, dann sollte die Fokusdistanz des Detektionslichtes (Wellenlänge λ₂) verlängert sein. Dies kann durch Anordnen einer konkaven Linse in den optischen Pfad des Detektionslichtes gemacht werden, um das Detektionslicht zu einem divergenten Strahl zu machen, bevor das Detektionslicht koaxial zum Anregungslicht verläuft. Als eine Folge ist die Fokusdistanz des Detektionslichtes für die feste Zylinderlinse 20 verlängert, und daher kann ΔL optimiert werden.
Die obige Beschreibung bezüglich ΔL wird auch auf die feste Zylinderlinse 22 und die flache Linse 21 angewandt, die in den folgenden Ausführungsformen verwendet werden.
4 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Chip-Elementes für mikrochemische Systeme gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das Chip-Element für mikrochemische Systeme gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat ein kanalaufweisendes plattenförmiges Element 30 mit dergleichen Struktur wie das in 2 gezeigte kanalaufweisende plattenförmige Element 10 und hat feste Zylinderlinse 22 genauso wie die festen Zylinderlinsen 20 der ersten Ausführungsform.
Jedoch werden in 4 die festen Zylinderlinse 22 in das Glas-Substrat 12 eingebaut, so dass sie mit dem Kanal 15 dazwischen einander gegenüberliegen (siehe 5).
In 4 und 5 ist eine feste zylindrische Linse 22 auf jeder Seite des Kanals 15 gezeigt. Obwohl es jedoch für die feste Zylinderlinse 22 notwendig ist, auf der Lichteintrittsseite vorhanden zu sein, ist die feste Zylinderlinse 22 auf der Lichtaustrittsseite nicht essentiell.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die festen Zylinderlinsen 22 in das kanalaufweisende plattenförmige Element 30 eingebaut. Als eine Folge können die gleichen Effekte wie mit dem Chip-Element für mikrochemische Systeme gemäß der ersten Ausführungsform realisiert werden, aber zusätzlich kann das mikrochemische System in seinen Abmessungen noch kleiner gemacht werden, weil die festen Zylinderlinsen 22 nicht herausragen.
6 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Chip-Elementes für mikrochemische Systeme gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das Chip-Element für mikrochemische Systeme gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat ein kanalaufweisendes plattenförmiges Element 40 mit der gleichen Struktur wie das in 2 gezeigte kanalaufweisende plattenförmige Element 10. In 6 jedoch sind das Glassubstrat 11 und das Glassubstrat 13 jeweils derart gebildet, dass es eine flache Linse 21 vom Gradientenbrechungsindextyp in der dem Kanal 15 gegenüberliegenden Außenfläche gibt (siehe 7).
Wie in 7 gezeigt, ist jede flache Linse 21 der Form nach ein Kugelsegment. Die flache Seite der flachen Linse 21 ist auf dem gleichen Level wie die Fläche der Glassubstrate 11 oder 13, und der Brechungsindex steigt in Richtung zur Linsenmitte an. Solch ein Brechungsindexgradient kann gebildet werden, wenn man eine Ionenaustauschmethode verwendet, in der Natriumionen in den Glassubstraten 11 und 13 durch Thalliumionen oder Kaliumionen ersetzt werden. Der Ionenaustausch kann durch Maskieren durchgeführt werden, indem die Oberfläche des Glassubstrats mit einem metallischen Film außer in dem Bereich bedeckt wird, wo die flache Linse gebildet werden soll, und dann durch Eintauchen des Glassubstrates in eine Kaliumnitrat- oder Thalliumnitrat-Salzschmelze.
Es sollte angemerkt sein, dass es ausreichend ist, eine flache Linse 21 nur in einer Seite des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes 40 (die Lichteintrittsseite) vorzusehen (d.h. die flache Linse 21 auf der Lichtaustrittsseite ist nicht essentiell).
Die Brechungsindexverteilung für die flache Linse 21 ist ähnlich der oben beschriebenen für die festen Zylinderlinsen 20 und 22. Wie in der ersten Ausführungsform wird das kanalaufweisende plattenförmige Element 40 mit den flachen Linsen 21 in einem mikrochemischen System verwendet, um die gewünschte Detektion oder dgl. durchzuführen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die gleichen Effekte realisiert werden wie in der ersten Ausführungsform, und weiterhin kann das mikrochemische System in seinen Abmessungen noch kleiner gemacht werden, weil es keine Teile gibt, die aus den Flächen der Glassubstrate 11 und 13 herausragen.
In einem Chip-Element für mikrochemische Systeme, das wie oben beschrieben aus einem kanalaufweisenden plattenförmigen Element 10, 30 oder 40 besteht, wird die Lösungsprobe in den Kanal 15 aus einem Lösungsprobe-Einführungskanal eingeführt.
Detektion oder dgl. wird an der Lösungsprobe in einem mikrochemischen System unter Verwendung der photothermischen konversionsspektroskopischen Analysemethode durchgeführt. Genauer gesagt verwendet das mikrochemische System einen photothermischen Konversionseffekt, in dem, wenn Anregungslicht konvergent auf die Lösungsprobe gestrahlt wird, die gelöste Substanz in der Lösungsprobe das Anregungslicht absorbiert, und daher wird thermische Energie abgegeben. Die Temperatur des Lösungsmittels steigt folglich lokal an, und daher ändert sich der Brechungsindex lokal, und als eine Folge bildet sich eine thermische Linse.
Ausführungsbeispiele des mikrochemischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung werden jetzt mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
9 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Aufbau eines Analysators zeigt, der ein Beispiel eines mikrochemischen Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
In 9 ist das kanalaufweisende, plattenförmige Element 10 auf einem X-Y Probengerüst 125 angeordnet. Eine Anregungslichtquelle 111 gibt Anregungslicht einer vorbestimmten Wellenlänge ab, und dieses Anregungslicht wird durch einen Chopper 112 moduliert. Das modulierte Anregungslicht wird dann durch einen Reflexionsspiegel 114 reflektiert und geht dann durch einen dichroitischen Spiegel 113, bevor es auf eine der festen Zylinderlinsen 20 am kanalaufweisenden plattenförmigen Element 10 gestrahlt wird. Das gestrahlte Anregungslicht wird an der Fokusposition in der Lösungsprobe in dem Analysekanal 15 des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes 10 absorbiert, und daher wird eine thermische Linse mitten an der Fokusposition gebildet. Der auf die Lösungsprobe gestrahlte Teil des Anregungslichtes, der nicht durch die Lösungsprobe absorbiert wird, geht durch die Lösungsprobe und dann durch die andere feste Zylinderlinse 20 und wird dann durch einen Wellenlängen-Begrenzungsfilter 116 absorbiert, so dass es nicht auf den Detektor 117 fällt.
Andererseits gibt eine Detektionslichtquelle 120 Detektionslicht einer zum Anregungslicht verschiedenen Wellenlänge ab. Dieses Detektionslicht wird etwas durch eine Zerstreuungslinse 119 divergiert und wird dann durch den dichroitischen Spiegel 113 reflektiert, bevor es auf die erste feste Zylinderlinse 20 fällt, woraufhin das Detektionslicht konvergent durch die feste Zylinderlinse 20 auf die Lösungsprobe in dem Analysekanal 15 des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes 10 strahlt. Das Detektionslicht geht dann durch die durch das Anregungslicht in der Lösungsprobe gebildete thermische Linse und wird dann divergiert oder konvergiert, bevor es aus der zweiten festen Zylinderlinse 20 austritt. Dieses Detektionslicht, das divergiert oder konvergiert wurde und ausgetreten ist, wird als Signallicht verwendet. Das Signallicht geht durch den Wellenlängen-Begrenzungsfilter 116 und wird vom Detektor 117 detektiert.
Die Stärke des vom Detektor 177 detektierten Signallichtes hängt von der in der Probe gebildeten thermischen Linse ab und ändert sich außerdem synchron zur Anregungslicht-Modulationsperiode des Choppers 112. Das vom Detektor 117 ausgegebene Signal wird durch einen Vorverstärker 121 verstärkt und wird dann synchron zur Anregungslicht-Modulationsperiode des Choppers 112 durch einen Lock-in-Verstärker 122 demoduliert. Die Lösungsprobe wird durch einen Computer 123 auf der Basis des Ausgabesignals des Lock-in-Verstärkers 112 analysiert.
Gemäß dem mikrochemischen System der vorliegenden Ausführungsform werden eine Mikroskop-Objektivlinse, die Licht auf das kanalaufweisende plattenförmige Element 10 konvergiert, und eine Kondensor-Linse nicht benötigt, und weiterhin wird eine Positionseinstellung in der Z-Richtung nicht benötigt.
10 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Aufbau eines Analysators zeigt, welcher ein Beispiel eines mikrochemischen Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Der Analysator gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat den gleichen Aufbau wie der Analysator gemäß der ersten Ausführungsform bis auf die folgenden Unterschiede: Erstens wird die feste Zylinderlinse 20 auf der Lichteintrittsseite selbst verwendet, um die optimalen Fokuspositionen für das Anregungslicht und das Detektionslicht (mittels chromatischer Aberration) zu realisieren, und daher sind eine Linse zum Divergieren und Konvergieren des Detektionslichtes und folglich ein Verschieben der Fokusposition des Anregungslichtes relativ zur Fokusposition des Anregungslichtes nicht vorgesehen; Zweitens wird kein Vorverstärker 121 verwendet. In 10 werden Komponentenelemente entsprechend denen in 9 mit den gleichen Bezugsziffern wie in 9 bezeichnet. Angemerkt sei, dass dann, wenn das Signal schwach ist, ein Vorverstärker 121 vorgesehen sein kann.
Weil die feste Zylinderlinse 20 auf der Lichteintrittsseite eine chromatische Aberration hat, die die optimalen Fokuspositionen des Anregungslichtes und des Detektionslichtes realisiert, sind daher im Analysator der 10 eine Linse zum Divergieren oder Konvergieren des Detektionslichtes und folglich ein Verschieben der Fokusposition des Detektionslichtes relativ zur Fokusposition des Anregungslichtes nicht erforderlich.
Gemäß dem mikrochemischen System der vorliegenden Ausführungsform sind eine große Objektivlinse für ein Mikroskop zum Konvergieren des Lichtes auf dem kanalaufweisenden plattenförmigen Element 10 und eine Kondensorlinse nicht erforderlich, und außerdem sind eine Linse zum Divergieren und Konvergieren des Detektionslichtes und folglich ein Verschieben der Fokusposition des Detektionslichtes nicht erforderlich. Als eine Folge kann das mikrochemische System in seinen Abmessungen noch kleiner gemacht werden.
11 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den Aufbau eines mikrochemischen Systems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 11 werden Komponentenelemente entsprechend denen in 10 mit den gleichen Bezugsziffern wie in 10 bezeichnet.
Das mikrochemische System der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von den mikrochemischen Systemen voriger Ausführungsformen darin, dass Hauptkomponentenelemente in das kanalaufweisende plattenförmige Element 30 des Chip-Elementes für mikrochemische Systeme eingebaut sind, und auch darin, dass die Anregungslichtquelle 111 selbst als Modulationsmittel verwendet wird, und daher gibt es keinen Chopper 112. Die Anregungslichtquelle 111, die Detektionslichtquelle 120, der dichroitische Spiegel 113, der Reflexionsspiegel 114, die festen Zylinderlinsen 22, der Wellenlängen-Begrenzungsfilter 116 und der Detektor 117 sind daher alle in das kanalaufweisende plattenförmige Element 30 eingebaut, und weiterhin sind optische Wege für das Anregungslicht aus der Anregungslichtquelle 111 und für das Detektionslicht aus der Detektionslichtquelle 120 in dem kanalaufweisenden plattenförmigen Element 30 vorgesehen. Es sollte angemerkt sein, dass diese Komponentenelemente alternativ auf einer Oberfläche oder auf Oberflächen des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes 30 befestigt sein können.
Gemäß dem mikrochemischen System der vorliegenden Ausführungsform werden verschiedene Komponentenelemente in das kanalaufweisende plattenförmige Element 30 eingebaut. Als eine Folge kann das mikrochemische System in seiner Abmessung extrem klein und sehr tragfähig gemacht werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben im Detail beschrieben, muss gemäß der vorliegenden Erfindung die Einstellung zwischen der Fokusposition des Anregungslichtes und der Position der Lösungsprobe (die Probe in der Flüssigkeit) nicht jedesmal bei Durchführung einer Messung ausgeführt werden, und daher kann Arbeitseffizienz gesteigert werden, und außerdem kann ein das Chip-Element verwendendes mikrochemisches System in seiner Abmessung kleiner gemacht werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Linse in ihrer Abmessung extrem klein, und daher kann das mikrochemische System in seiner Abmessung noch kleiner gemacht werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das mikrochemische System in seiner Abmessung noch kleiner gemacht werden.
Als eine Folge kann das Detektionslicht zum Detektieren einer in der Position der Probenflüssigkeit gebildeten thermischen Linse leicht herausgeführt werden, und außerdem kann das mikrochemische System in seiner Abmessung kleiner gemacht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das mikrochemische System in seiner Abmessung noch kleiner gemacht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das mikrochemische System zuverlässig in seiner Abmessung kleiner gemacht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das mikrochemische System in seiner Abmessung noch kleiner gemacht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine in den konventionellen Vorrichtungen notwendige Mikroskop-Objektivlinse nicht erforderlich, weil das mikrochemische System, wie oben beschrieben, ein Chip-Element für mikrochemische Systeme hat, und daher kann das mikrochemische System in seiner Abmessung kleiner gemacht sein. Weiterhin wird durch Integration der Gradientenbrechungsindexlinse und des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes zu einen einzigen Körper die Einstellung zwischen einer Objektivlinse und des kanalaufweisenden plattenförmigen Elementes jedesmal bei Durchführung einer Messung unnötig, und daher kann die Operation vereinfacht werden und die Arbeitseffizienz gesteigert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das mikrochemische System in seiner Abmessung extrem klein und hervorragend bezüglich Tragbarkeit gemacht werden.

Claims

Chip-Element zum Gebrauch in einem mikrochemischen System, welches eine Operation an einer Probe in einer Flüssigkeit vornimmt oder ausführt, umfassend; ein kanalaufweisendes plattenförmiges Element (10) mit einem Kanal (15), durch den die die Probe enthaltende Flüssigkeit hindurchgeleitet wird; und eine Linse (20), die an dem kanalaufweisenden plattenförmigen Element in einer dem Kanal gegenüberliegenden Position befestigt ist.
Chip-Element nach Anspruch 1, wobei sich eine Fokusposition der Linse innerhalb des Kanals befindet.
Chip-Element nach Anspruch 1, das weiterhin einen Abstandhalter aufweist, über den die Linse an dem kanalaufweisenden plattenförmigen Element befestigt ist.
Chip-Element nach Anspruch 1, wobei die Linse eine Gradientenbrechungsindexlinse ist.
Chip-Element nach Anspruch 4, wobei die Gradientenbrechungsindexlinse auf einer Fläche des kanalaufweisenden plattenförmigen Elements angeordnet ist.
Chip-Element nach Anspruch 5, wobei die Gradientenbrechungsindexlinse eine feste zylindrische Linse ist.
Chip-Element nach Anspruch 5, wobei die Gradientenbrechungsindexlinse eine flache Linse ist.
Chip-Element nach Anspruch 5, die weiterhin eine zweite Gradientenbrechungsindexlinse aufweist, die an einer weiteren Fläche des kanalaufweisenden plattenförmigen Elements in einer Position befestigt ist, die der erstgenannten Gradientenbrechungsindexlinse in Bezug auf den Kanal gegenüberliegt.
Chip-Element nach Anspruch 8, wobei die zweite Gradientenbrechungsindexlinse eine feste zylindrische Linse ist.
Chip-Element nach Anspruch 8, wobei die zweite Gradientenbrechungsindexlinse eine flache Linse ist.
Chip-Element nach Anspruch 4, wobei die Gradientenbrechungsindexlinse in das kanalaufweisende plattenförmige Element eingebaut ist.
Chip-Element nach Anspruch 11, wobei die Gradientenbrechungsindexlinse eine feste zylindrische Linse ist.
Chip-Element nach Anspruch 11, die weiterhin eine zweite Gradientenbrechungsindexlinse aufweist, die in das kanalaufweisende plattenförmige Element in einer Position eingebaut ist, die der erstgenannten Gradientenbrechungsindexlinse in Bezug auf den Kanal gegenüberliegt.
Chip-Element nach Anspruch 13, wobei die zweite Gradientenbrechungsindexlinse eine feste zylindrische Linse ist.
Chip-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das kanalaufweisende plattenförmige Element aus einem Glas besteht.
Chip-Element nach Anspruch 15, wobei das mikrochemische System ein Analysator ist.
Mikrochemisches System, das aufweist: ein Chip-Element für mikrochemische Systeme nach einem der Ansprüche 1 bis 14; eine anregende Lichtquelle, die anregendes Licht einer vorbestimmten Wellenlänge ausgibt; eine Detektionslichtquelle, die Detektionslicht einer Wellenlänge ausgibt, die sich von der Wellenlänge des anregenden Lichts unterscheidet; ein Licht eingebendes optisches System, das das anregende Licht und das Detektionslicht koaxial in die Probe in dem Kanal eingibt; ein Licht ausgebendes optisches System, das Ausgabelicht aus der Probe herausführt; und einen Detektor, der das Ausgabelicht detektiert, das von dem Licht ausgebenden optischen System kommt.
Mikrochemisches System nach Anspruch 17, wobei das kanalaufweisende plattenförmige Element des Chip-Elements für mikrochemische Systeme aus einem Glas besteht.
Mikrochemisches System nach Anspruch 17, wobei die Gradientenbrechungsindexlinse eine chromatische Aberrationscharakteristik aufweist, die derart angepasst ist, dass eine Verschiebung der Fokusposition des Detektionslichts relativ zur Fokusposition des anregenden Lichts einen vorbestimmten optimalen Wert aufweist.
Mikrochemisches System nach Anspruch 17, wobei das mikrochemische System ein Analysator ist.
Mikrochemisches System nach Anspruch 17, wobei die anregende Lichtquelle, die Detektionslichtquelle, das Licht eingebende optische System und das Licht ausgebende optische System in das Chip-Element eingebaut sind.